科创中国

一种可有效保留边界和局部特征的复杂曲面零件点云精简方法，其特征在于，该方 法包括下列步骤：(a)对复杂曲面零件执行扫描，获得多个三维测量点并生成对应的待精简的扫描点云 P，其中P＝{pi|i＝1,2,…,np},pi用于表示扫描点云P中的各个点且以同一坐标系中的x,y, z坐标值来表示，np表示扫描点云P中的点的总数量；(b)针对扫描点云P中的各个点pi，各自采样获得其多个邻域点pik并生成对应的邻域点 集合{pi1,pi2,…,pik}，其中k表示邻域点的总数量，然后计算得出反映扫描点云P中各个点 pi的局部特征的法线向量V(pi)；(c)分别以各个点pi为球心，找出距离该点最短半径范围内的m个点，然后求出点pi的所 述法线向量V(pi)与这m个点所对应的法线向量V(pj)之间的夹角θij，并对该夹角取绝对值 得出夹角平均值且该平均值σpi∈[0,π]；

本发明属于精密加工与测量技术领域，并公开了一种可有效保留边界和局部特征的复杂曲面零件点云精简方法，包括：对复杂曲面零件生成扫描点云；针对点云中的各个点获得多个邻域点并计算得出法线向量；继续以各个点为球心找出最短半径范围内的m个点，然后求出点云中各个点的法线向量与这m个点的法线向量之间夹角的平均值；基于夹角平均值来设定阈值，然后执行特征粗分类；进行二次细分以完成第一个精简子集的选取，然后基于定向Hausdorff距离来完成第二个精简子集的选取；最后对两个精简子集进行合并，由此获得精简后的扫描点云。通过本发明，与现有技术相比可获得更高的精度和效率，而且能够有效保留点云模型的边界和局部特征。

随着计算机视觉、模式识别等领域的不断发展，非接触式扫描技术在精密零件的 加工及检测环节中起着越来越重要的作用，尤其在工件的三维建模、刀具定位、几何轮廓度 检测中有着广泛的应用。基于光学原理，非接触式扫描设备可以在几秒钟之内获得数以万 计的三维点数据，并且对一些复杂结构曲面和大尺寸的物体，所获得的点云数据非常庞大， 因此，难以直接把这些数据用于计算处理。点云精简技术为点云的后续处理提供了一种有 效的解决办法，在精简过程中，一方面需要在模型代表性区域内选择尽可能多的点来保证 精简后的模型与原始模型有较高的相似度；另一方面需要对点的数量进行有效控制，从而 达到简化计算的目的。因此，点云的精简是一个大规模的复杂技术问题。

华中科技大学（Huazhong University of Science and Technology），简称华中大、华科大 ，位于湖北省武汉市，是中华人民共和国教育部直属的综合性研究型全国重点大学、位列国家“双一流”“985工程”“211工程”、入选“强基计划”“111计划”、卓越工程师教育培养计划、卓越医生教育培养计划、国家大学生创新性实验计划、国家级大学生创新创业训练计划、国家建设高水平大学公派研究生项目、国家级新工科研究与实践项目、基础学科拔尖学生培养计划2.0，是学位授权自主审核单位、全国深化创新创业教育改革示范高校、一流网络安全学院建设示范项目高校、中国政府奖学金来华留学生接收院校、教育部来华留学示范基地，为中欧工程教育平台成员和医学“双一流”建设联盟 、国际应用科技开发协作网 、全球能源互联网大学联盟成员。

通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，不仅可通过针对 性的由粗到精的特征点云特定精简操作来有效保留三维点云的局部特征，而且还采用了带 自适应权重特性的定向Hausdorff距离来有效保留三维点云的边界，以此方式，整体上能够 显著提高复杂曲面零件点云精简的精度和效率，而且工艺的通用性好，在整个过程中不再 需要对点云构建多边形操作，因而尤其适用于大型复杂曲面零件如航空发动机叶片非接触 式检测中的点云精简应用场合。

本专利成果采用技术转让，技术入股，技术合作等成果转化方式，希望进一步实现该专利的有益效果，有兴趣皆可面议。